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2015-4-4《机器人技术基础》 本着学习有前瞻的目标的学习方法，阅读了此书，从中对机器人的组成和结构及动作原理有了系统性的了解，虽然达不到能够应用的层次，但也有了一个清晰的概念。尤其对机器人所采用的各种传感器和控制方式进一步加深了理解，对各种机器设备来说，这些东西都是通用的东西，所谓一法通万法通就是这个意思。通过本书的学习，有效的扩展了知识面，对当前先进的技术有了基础的概念，进一步巩固了根基。 1、机器人的种类 机械人的配置多种多样，最常见的结构是其坐标来描述。这些坐标结构包括笛卡尔坐标结构、柱面坐标结构、极坐标结构、球面坐标结构和关节式球面坐标结构等。 （1）柱面坐标机器人： 柱面坐标机器人主要由垂直柱体、水平手臂（或机械手）和底座构成。水平机械手装在垂直柱体上，能自由伸缩，并可沿垂直柱体上下运动。垂直柱体安装在底座上，并与水平机械手一起能底座上移动。这样，这种机器人的工作包迹就形成一段圆柱面，所以把这种机器人叫做柱面坐标机器人。 球面坐标机器人 球面坐标机器人的机械手能够里外伸缩移动，在垂直平面上摆动以及绕底座在水平面内转动。这种机器人的工作包迹形成求球面的一部分，因此称为球面坐标机器人。 关节式球面坐标机器人 关节式球面坐标机器人主要有底座、上臂和前臂构成。上臂和前臂可在通过底座的垂直平面上运动。再前臂和上臂件绕机械手有个肘关节，而在上臂和底座间，有个肩关节。在水平平面上的旋转运动，即可绕肩关节进行，也可以通过绕底坐旋转来实现。这种机器人的工作包迹覆盖了球面的大部分，称为关节式球面机器人。 1.1按照机器人控制器的信息输入方式分为： 机器人的种类 特征 操纵机器人（Operating robot） 人在一定距离处直接操纵机器人进行作业 程序机器人（Sequence control robot） 机器人按预先给定的程序、条件、位置进行作业 示教再现机器人（Playback robot） 由人操纵机器人进行示教后，机器人就重复（再现）进行这个作业 数值控制机器人 （Numerical control robot） 通过数字和语言给定作业的顺序、条件、位置的信息，机器人依据这一信息进行作业 智能机器人 (Intelligent robot) 机器人依据智能（感觉信息的识别、作业规划、学习等能力）确定作业 操纵机器人，是远距离操纵的机器人。 程序机器人，按照预先设定好程序进行作业。 示教再现机器人，如同录放一样，开始是示教作业，人一面操纵机器人，一面在各重要位置按下示教盒的按钮，记忆其位置。而进行作业时把它再现出来，机器人顺次追寻记忆的位置。如汽车厂进行点焊的大多是这种类型的机器人。 数值控制机器人，采用计算机控制机器人的动作来代替人操纵机器人进行动作的方式。 智能机器人，不仅可以进行事先设定的动作，还可以按照工作状况相应地进行动作。如对传送带上多个物体的识别，回避障碍物的移动，作业次序的规划，有效的动态学习，多个机器人的协调作业等。 2、 机器人的运动简图 为分析和记录机器人各种运动及运动组合，有必要引入机器人机构运动简图。用机构与运动图形符号表示机器人机械臂、手腕和手指等运动机构的图形，称为机器人机构运动简图。这种运动简图既可在一定程序上表明机器人的运动状态，又利于进行设计方案的比较。 物体上任何一点都与坐标轴的正交集合有关。物体能够对坐标系进行独立运动的数目称为自由度（DOF，degree of freedom）。 一个简单物体有6个自由度（3个平移和3个旋转）。当两个物体间确立起某种关系时，一个物体就对另一物体失去一些自由度。刚体在三维空间中有6个自由度，显然，机器人要完成任意空间作业，也需要6个自由度。工业机器人的运动是由手臂和手腕的运动组合而成的。通常手臂部分有3个关节，用以改变手腕参考点的位置，手腕部分也有3个关节，通常这3个关节轴线相交，用来改变末端手爪的姿态。 圆柱坐标式机器人，臂部可绕机身垂直轴线回转与上下移动，并可沿臂自身轴线伸缩，构成臂部的3个自由度。 SCARA型机器人有2个旋转关节，即2个转动自由度，其轴线相互平行。还有一个关节为转动自由度，用于完成末端件沿垂直于平面方向运动。这种机器人适用于平面定位，在垂直方向进行装配作业。 工业机器人最早应用于汽车制造工业，常用于焊接、喷涂、上下料和搬运。工业机器人延伸和扩大了手足和大脑功能，它可代替人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作；代替人完成繁重、单调的重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。工业机器人与数控加工中心、自动搬运小车以及自动检测系统可组成柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS），实现生产自动化。 随着工业机器人技术的发展，其应用已扩展至宇宙探